물리화학실험 | Effect of Ionic Strength on Solubility - 이온 세기 효과

 

 

 

TIP

 

 

1. 용액의 이온 세기에 따른 이온의 활동도 계수를 구하는 실험이다. 이러한 활동도 계수는 평형상수와 용해도로부터 계산할 수 있을 것이고, 그럼으로써 이들 사이의 연관성에 대해서도 본 실험을 통해 이해할 수 있다.
2. 수용액에서의 염의 용해도는 다른 종류의 전해질이 존재하는 경우에 달라질 수 있는데 그 이유는 Ⅰ) 공통이온 효과에 의한 것, Ⅱ) 염을 구성하는 이온이 포함되는 화학 반응에 의한 것, Ⅲ) 용액의 이온 세기가 달라짐으로써 이온의 활동도계수가 변함에 의한 것 등이다. 이들 경우에서 첫 번째와 두 번째는 농도로 표현된 근사적인 평형상수를 고려하면 쉽게 이해할 수 있다.
3. 본 실험에서는 세 번째 경우를 살펴보기 위하여 활동도로 표현된 열역학적 평형상수를 고려하고자 한다. 이때 평형상수는 이온 세기에 따른 용해도 자료를 농도가 0일 때로 외삽하여 구할 수 있으며, 이 평형상수와 측정된 용해도로부터 이온 세기에 따른 활동도 계수를 구할 수 있다

 

 

 

이온 세기(Ionic Strength, μ)

이온 용액을 이야기 할 때 이온 세기가 늘 등장하게 된다. 여기서 합셈은 용액 속에 존재하는 모든 이온에 걸쳐서 합해 주어야 한다. 여기서 생각하는 경우처럼 두 종류의 이온만이 존재하고 그 몰랄 농도가 m 일 때는 이온 세기가 다음과 같이 된다.

 

 

즉, 용액 중에 있는 이온의 전체 농도를 나타내는 척도로 이온의 농도에 전하의 제곱을 곱한 값을 모두 더해 반으로 나눈 값입니다

 

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 깨끗하게 건조된 5개의 sample bottle에 각각 AgAc 1g을 넣고 각 플라스크에 지워지지 않게 번호를 매긴다.

 

2) 이 Bottle에 다음 용액을 3/4 정도 채운다. d-water, 0.05M NaNO₃, 0.1M NaNO₃, 0.2M NaNO₃, 0.5M NaNO₃.

 

3) 50~60℃까지 데운 뜨거운 물에 sample bottle를 담근다. 이때 마개를 막고 2분마다 꺼내어 흔들어 준다.

 

4) 다시 sample bottle을 평형상태에 도달할때까지 25℃ 항온조 안에 1시간 방치하였다가 꺼내어서 침전이 형성될 때까지 교반 시켜준다. 교반이 불가능하다면 5분 간격으로 흔들어 준다.

 

5) 1시간 정도 후 항온조에서 꺼내지 않고 고체가 가라앉도록 교반 후 고체가 가라앉도록 5~10분 가만히 둔다. NH₄Fe(SO)₄·12H₂O 4.82g을 증류수 100㎖에 녹여 0.1M 철백반 용액을 준비한다

 

6) 각 sample bottle에서 피펫을 이용하여 용액을 25㎖씩 분취하여 d-water 15㎖, 5㎖ 3M 와 함께 100㎖ 정도의 beaker에 담는다. 여기서 HNO₃를 넣는 이유는 Fe(Ⅲ)이 수화된 산화물로 침전되는 것을 막기 위해 산성 용액에서 적정하기 위한것이다. 피펫을 이용하여 용액을 취할 때 피펫 끝에 가는 플라스틱 관을 달아 그 안에 솜을 넣어 침전물을 거르는 역할을 할 수 있게 하면 좋다. 피펫을 이용하여 25㎖ 이상의 용액을 취한 후 플라스틱 관을 제거한 후 정확한 양을 조절하여 맞추면 오차를 줄일 수 있다.

 

7) 지시약으로 0.1M ferric alum(철백반) 용액 1㎖를 넣고, 0.1M KSCN 용액으로 적정한다.

 

 

 

[물리화학실험]Effect of Ionic Strength on Solubility 레포트